采取带有修复腿的远足径或鹅卵石街道是一个冒险的主张 - 这是可能的，但即使在相对容易的地形中，使用假肢行走的人比其他人更容易摔倒。现在，斯坦福大学的机械工程师开发了一种更稳定的假肢 - 以及更好的设计方法 - 这可以使那些失去小腿的人更容易控制地形。

新设计的基石是一种三脚架脚，通过在三个不同的接触点之间主动转换压力来响应崎岖的地形。与脚是一种工具一样重要，该团队开发用于快速模拟和改进他们的原型。

“修复仿真器使我们可以尝试许多不同的设计，而不需要新硬件的开销，”机械工程副教授兼斯坦福Bio-X成员Steven Collins说。“基本上，我们可以尝试任何一种疯狂的设计理念，看看人们如何回应它们，”他说，而不必单独构建每个想法，这种努力可能需要数月或数年才能实现。

研究生Vincent Chiu，博士后研究员Alexandra Voloshina和Collins在IEEE Transactions on Biomedical Engineering上发表的论文中描述了他们的假肢仿真器的构造和首次测试。

调整到地形

美国大约有50万人失去了下肢，其影响不仅仅是让他们更难以四处走动。截肢的人在一年内跌倒的可能性是其五倍，这可能有助于他们减少社交活动的原因。更好的假肢不仅可以改善移动性，还可以提高整体生活质量。

一个特别感兴趣的领域是制造能够更好地处理粗糙地面的假肢。解决方案，Chiu，Voloshina和Collins认为，可能是一个三脚架，后面有一个后跟和两个向前的脚趾。配备位置传感器和马达，脚可以调整其方向，以响应不同的地形，就像有完整的脚的人可以移动他们的脚趾和弯曲他们的脚踝，以弥补在粗糙的地面上行走时。

但工程师们知道完善设计会很困难 - 即使设计简单，传统方法也需要数年或更长时间。“首先你必须提出一个想法，然后你制作原型，然后你制作一个很好的加工版本，”Chiu说。“这可能需要几年时间，而且大多数时候你会发现它实际上并不起作用。”

加速设计

Chiu和他的团队认为他们可以通过开发一个模拟器来加速这个过程，模拟器将设计过程放在头上。不是建造一个可以在现实世界中测试的假肢，而是建立一个基本的三脚架脚，然后将它连接到强大的车外电机和计算机系统，控制脚在用户移动各种各样的时候如何响应地形。

在这样做的过程中，团队可以将他们的设计重点放在假肢应该如何运作上 - 一个脚趾在行走时应该有多么难以推动，脚跟应该有多弹性等等 - 而不必担心如何使该装置轻量化同时便宜。

到目前为止，研究小组已经报告了与一名参与者合作的结果，一名60岁的男性由于糖尿病而膝盖以下丢失，而且早期结果很有希望 - 让团队有希望他们能够取得这些成果并将其转变更有能力的假肢。

“我们很兴奋的事情之一就是将我们在实验室中发现的东西转化为轻量级和低功耗，因此可以在实验室外进行测试的廉价设备，”柯林斯说。“如果情况进展顺利，我们希望帮助这款产品成为人们日常生活中可以使用的产品。”